CN204991880U - 一种控制温升的锂离子单体电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于锂离子电池技术领域的一种控制温升的锂离子单体电池。包括电芯和吸热片，电芯由正极片,隔膜和负极片组成，吸热片为涂有相变材料的铜箔或铝箔。吸热片叠放在锂离子单体电池的电芯外侧，吸热片裸露的箔材与电池的正极或负极集流体形成叠层，通过焊接固定在相应的极耳上，最后通过外包装包覆吸热片和电芯。铝箔和铜箔具有很高的导热率，电芯产生的热量能够快速地通过箔材传递到涂覆在箔材表面的相变材料，并被相变材料吸收，相变材料能够在其相转变温度吸收大量的热量，进而有效控制锂离子单体电池的温升。控制锂离子电池内部的温升，可以有效地提升电池的寿命，降低电池热失控的风险。

Description

一种控制温升的锂离子单体电池

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种控制温升的锂离子单体电池。

背景技术

随着科学技术的发展，锂离子电池作为化学电源的新生代，应用于社会的各个领域。尤其是在汽车领域，由于石油能源危机的不断上升以及燃油带来的环境危害不断恶化，使得新能源汽车的发展不断加速。其中，电动车成为新能源汽车发展的方向之一。动力锂离子电池则以其优越的电性能和对环境的友好性成为电动车的主要动力来源。

然而，影响锂离子电池电化学性能和安全性能的一个重要诱因是电池的产热。对于单体电池而言，产热速率随充放电倍率的增大而加快。电池产热无法快速疏导排出，会导致其本身的温度升高，进而使电池内部不可逆的副反应加快，使得电池的工作效率和性能减退，造成电池寿命的大幅度缩短。如果产热速率过大，得不到有效释放或控制就有可能会引发电池的热失控，造成安全事故。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的缺陷，提出一种可控制温升的锂离子单体电池。

一种可控制温升的锂离子单体电池，包括电芯和吸热片，所述吸热片叠放在电芯外侧，吸热片裸露的箔材与正极集流体或负极集流体形成叠层，通过焊接固定在正极极耳或负极极耳上。

所述电芯是层叠或者卷绕式组装的电芯。

所述电芯为单边出极耳或者双边出极耳。

所述吸热片为表面涂覆相变材料的铜箔或铝箔。所使用的相变材料为含有石蜡、无机盐类、脂肪酸类等其中的一种或多种相变物质的微胶囊。

所述吸热片为以铜箔为基材的吸热片，其裸露铜箔部分与电池负极集流体一起焊接在负极极耳上。

所述吸热片为以铝箔为基材的吸热片，其裸露铝箔部分与电池正极集流体一起焊接在正极极耳上。

一种可控制温升的锂离子单体电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备吸热片：把相变材料粉末与粘合剂按比例混合制成浆料，相变材料占浆料质量比例的50％～98％，把混合后的浆料根据所需面积均匀涂布于铜箔或铝箔，把涂布后的吸热片冲切成需求尺寸备用。

(2)在电芯外侧加盖吸热片。

(3)根据吸热片基材的材质，使其与对应的极片集流体一起焊接在相应的耳上：以铝箔为基材的吸热片，其裸露铝箔部分与电池正极集流体一起焊接在正极极耳上；以铜箔为基材的吸热片，其裸露铜箔部分与电池负极集流体一起焊接在负极极耳上。

在电芯外侧叠放吸热片，并通过铝塑膜或硬壳材料密封包装，制成控制温升的锂离子单体电池。

本实用新型的有益效果：通过将涂覆有相变材料的箔材焊接固定在相应的极耳上，铝箔和铜箔具有很高的导热率，电芯产生的热量能够快速地通过箔材传递到涂覆在箔材表面的相变材料，并被相变材料吸收，相变材料能够在其相转变温度吸收大量的热量，进而有效控制锂离子单体电池的温升。

附图说明

图1是本实用新型(吸热片的基材为铝箔)的侧视结构简图；

图2是本实用新型(吸热片的基材为铝箔)的立体结构简图；

图3是本实用新型(吸热片的基材为铜箔)的侧视结构简图；

图4是本实用新型(吸热片的基材为铜箔)的立体结构简图；

图中，1为隔膜，2为负极，3为正极，4为负极集流体，5为正极集流体，6为电池电芯，7为负极极耳，8为正极极耳，9为相变材料。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1

本实施案例所用的相变材料为芯材是石蜡的微胶囊粉末。

一种可控制温升的锂离子单体电池，包括电芯和吸热片，所述吸热片叠放在电芯外侧，吸热片裸露的箔材与正极集流体形成叠层，通过焊接固定在正极极耳上。所述电芯是层叠式组装的电芯。所述吸热片为表面涂覆相变材料的铝箔。所述吸热片为以铝箔为基材的吸热片，其裸露铝箔部分与电池正极集流体一起焊接在正极极耳上。

以铝箔为吸热片基材的方形层叠单体电池(如图1和图2)的制备方法，具体过程如下：

1)把相变材料粉末45g与粘合剂5g按比例混合，加入溶剂制成浆料(相变材料占干料质量比例的90％)。

2)把混合后的浆料均匀涂覆于铝箔的正反两面；

3)把涂覆后的吸热片冲切成需求尺寸，共需2片；

4)按“Z”字型叠片方式制得电芯6。

5)把吸热片加盖在制作好的电芯6的上下两侧；

6)用超声焊机在电芯的正极集流体5和吸热片裸露铝箔上焊接正极极耳8，电芯的负极集流体4上焊接一个负极极耳7；

7)把焊接好极耳的电芯用铝塑膜封装，注入电解液，制成可控制温升的单体电池。

实施例2

本实施例的相变材料与实施例1的相同。

一种可控制温升的锂离子单体电池，包括电芯和吸热片，所述吸热片叠放在电芯外侧，吸热片裸露的箔材与负极集流体形成叠层，通过焊接固定在负极极耳上。所述电芯是卷绕式组装的电芯。所述吸热片为表面涂覆相变材料的铜箔。所述吸热片为以铜箔为基材的吸热片，其裸露铜箔部分与电池负极集流体一起焊接在负极极耳上。

以铜箔为吸热片基材的方形卷绕式单体电池(如图3和图4)的制备方法，具体过程如下：

1)把相变材料粉末25g与粘合剂25g按比例，加入溶剂混合制成浆料(相变材料占干料总质量比例的50％)。

2)把混合后的浆料均匀涂覆于铜箔的正反两面；

3)把涂覆后的吸热片冲切成需求尺寸，共需2片；

4)取正负极片各一张，负极片包覆于两层隔膜之间，与正极片叠在一起，在卷绕机上转绕制成电芯6。

5)把吸热片加盖在制作好的电芯6的上下两侧；

6)用超声焊机在电芯的负极集流体4和吸热片裸露铜箔上焊接负极极耳7，电芯的正极集流体5上焊接一个正极极耳8；

7)把焊接好极耳的电芯用铝塑膜封装，注入电解液，制成可控制温升的单体电池。

本实用新型在单体锂离子电池内部植入涂覆了相变材料的金属吸热片，并使其与电池的极耳相连。相变材料在进行物理性质改变时，相变温度平台宽，能够储存大量的热量。微胶囊形态的相变材料能够有效防止芯材的泄漏。利用相变材料储能大，金属导热率快的特点，能有效控制单体锂离子电池的温升，具有广阔的应用前景。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种可控制温升的锂离子单体电池，包括电芯和吸热片，其特征在于，所述吸热片叠放在电芯外侧，吸热片裸露的箔材与正极集流体或负极集流体形成叠层，通过焊接固定在正极极耳或负极极耳上。

2.根据权利要求1所述的可控制温升的锂离子单体电池，其特征在于，所述电芯是层叠或者卷绕式组装的电芯。

3.根据权利要求1所述的可控制温升的锂离子单体电池，其特征在于，所述电芯为单边出极耳或者双边出极耳。

4.根据权利要求1所述的可控制温升的锂离子单体电池，其特征在于，所述吸热片为表面涂覆相变材料的铜箔或铝箔。

5.根据权利要求1所述的可控制温升的锂离子单体电池，其特征在于，所述吸热片为以铜箔为基材的吸热片，其裸露铜箔部分与电池负极集流体一起焊接在负极极耳上。

6.根据权利要求1所述的可控制温升的锂离子单体电池，其特征在于，所述吸热片为以铝箔为基材的吸热片，其裸露铝箔部分与电池正极集流体一起焊接在正极极耳上。